Лазер. Области применения лазеров

1.

ЛАЗЕРЫ
ЛАЗЕРЫ
© В.Е. Фрадкин, 2004
© Г.Н. Мешкова, 2004

2.

Гиперболоид инженера Гарина
Главная ошибка А.Н.Толстого.
Методами геометрической оптики
Получить такой луч НЕЛЬЗЯ!

3. Вынужденное излучение

В 1917 г. А. Эйнштейн предсказал возможность перехода
атома с высшего энергетического состояния в низшее
под влиянием внешнего воздействия. Такое излучение
называется вынужденным излучением и лежит в
основе работы лазеров.

4. История идеи

В 1940 г. В.А.Фабрикант указал на возможность
использования
вынужденного
излучения
для
усиления электромагнитных волн.
Н.Г.Басов и А.М. Прохоров и независимо американец
Ч.Таунс
изобрели
квантовый
микроволновый
генератор (1954).
Т.Г.Мейман в 1960г. создал квантовый оптический
генератор – лазер на кристалле рубина.
А. Джаван (США) в 1960г. создал первый газовый
лазер (на смеси Не-Ne).

5. ЛАЗЕР

(оптический квантовый генератор; аббревиатура от начальных букв английских
слов Light Amplification by Stimulated Emission Radiation - усиление света в
результате вынужденного излучения), источник оптического когерентного
излучения, характеризующегося высокой степенью монохроматичности,
направленностью и большой плотностью энергии.
Один из основных приборов квантовой электроники. Первый лазер (на рубине)
был создан в 1960 Т. Мейманом (США); первый газовый лазер (на смеси Не-Ne)
- А. Джаваном (США). Главный элемент лазера - активная среда, для
образования которой используют различные методы накачки. Разработаны
лазеры на основе газовых, жидкостных и твердотельных активных сред (в том
числе на диэлектрических кристаллах, стеклах, полупроводниках). Лазеры
применяются в научных исследованиях (в физике, астрономии, химии, биологии
и других областях), медицине (хирургии, офтальмологии и т.п.), а также в
технике (лазерная технология, в том числе создание материалов
полупроводниковой электроники, высокоточная обработка поверхностей
сверхтвердых материалов и другие методы обработки). Лазеры позволили
осуществить эффективную оптическую (в том числе космическую) связь и
локацию.

6.

ПРОХОРОВ
БАСОВ
Николай
Геннадиевич
Александр
Михайлович
ТАУНС
Чарльз
1964

7. Спонтанное и вынужденное излучение

8. Схема гелий-неонового лазера:

2
33
3
1 – стеклянная кювета со смесью гелия и неона, в
которой создается высоковольтный разряд;
2 – катод; 3 – анод;
4 – глухое сферическое зеркало с пропусканием менее
0,1 %;
5 – сферическое зеркало с пропусканием 1–2 %.

9.

Моделирование работы лазера

10. Лазер, двухуровневая модель.

11. Рубиновый лазер

12. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЛАЗЕРОВ

Военное дело (лазерная локация, лазерные системы
слежения, наведения и т.д.)
Медицина (хирургия, офтальмология, терапия)
Связь
Информационные технологии
Искусство (зрелищные шоу)
Голография
Лазерная сварка, пайка и резка металлов
Лазерный термоядерный синтез
Лазерный катализ

13. Принцип создания голограмм

14.

Образцы лазерных голограмм

15. Информационные технологии

Лазер для вычислительной техники

16. Лазеры в военном деле

Американская система боевого ТЕА-лазера

17.

Тактический высокоэнергетический лазер (THEL)

18. Лазеры в медицине

Лазерная хирургическая установка

19. Установки для лазерной терапии